اتاقک یونیزاسیون نوعی شمارشگر یا آشکارساز گازی است که اساس کار آن تبدیل افت پتانسیل ایجاد شده در اثر یونش ، به یک پالس الکتریکی است که دامنه این پالس متناسب است با تعداد یونهای تولیدی است که آن هم متناسب می شود با انرژی تابش هسته ای که وارد آشکارساز شده است.

دید کلی

کارکرد بسیاری از آشکارسازهای تابش هسته ای مبتنی بر استفاده از یک میدان الکتریکی برای جداسازی و شمارش یونهای (یا الکترونهای) تشکیل شده در اثر عبور تابش از آشکارساز است. این نوع از آشکارسازها را آشکارسازهای گازی می گویند. اتاقک یونیزاسیون یا شمارنده یونیزاسیون از این نوع است.

اتاقک یونیزاسیون

ساختار یک اتاقک یونیزاسیون

اتاقک یونیزاسیون را می توانیم به صورت یک خازن با صفحات موازی تلقی کنیم که ناحیه بین صفحات آن را گازی که معمولا هواست، پر کرده است. میدان الکتریکی در این ناحیه مانع از ترکیب مجدد یونها و الکترونها می شود و برای درک بهتر وضعیت درون اتاقک باید گفت در حالی که ابری از الکترونها به سوی صفحه متصل به پتانسیل مثبت رانده می شود، یونهای مثبت به طرف صفحه دیگر خازن سوق داده می شود.

برای ورود دسته پرتوها به داخل اتاقک ، روی بدنه جانبی اتاقک سوراخی تعبیه شده است و برای اینکه پرتوهای ورودی بتوانند بدون برخورد به مانعی (بجز هوا) از اتاقک خارج بشوند، در مقابل همین سوراخ ، روی بدنه مقابل ، سوراخ وسیع تری ایجاد شده است.

طرز کار اتاقک یونیزاسیون

هنگامی که پرتوها از سوراخ اول وارد و از سوراخ دوم خارج می شوند، در محدوده طول مسیر خود ، حجم مشخصی از هوای درون اتاقک را یونیزه می کنند. الکترونها و یونهای تولید شده تحت تاثیر میدان الکتریکی هر کدام به سمت صفحات مخالف حرکت می کنند تا به آن برسند. با اندازه گیری مقدار بار الکتریکی که به یکی از صفحات رسیده است و با دانستن مقدار حجم هوایی که در آن یون سازی صورت گرفته، می توان به کمیت پرتو پی برد. برای اندازه گیری دقیق مقدار پرتوها با این وسیله نکات مهم زیر رعایت می گردد:

1. ابعاد اتاقک طوری انتخاب می شود که پرتوهای یونساز تمام انرژی خودشان را درون اتاقک از دست بدهند و به همین دلیل ابعاد اتاقک تابع انرژی پرتوهاست.

2. با گذاردن مانع کافی در سر راه پرتوها ، بجز آنچه از سوراخ تعبیه شده وارد اتاقک می شود، از ورود بقیه پرتوها جلوگیری می شود.

3. سعی می شود که بین دو صفحه فلزی و بخصوص در محدوده ای که یونها جمع آوری و اندازه گیری می شوند، شدت میدان الکتریکی یکنواخت باشد و به همین سبب است که یکی از صفحات جاذب یونها به سه قسمت تقسیم می شود و فقط یونهایی که در محوطه میانی اتاقک تولید می شوند، جمع آوری و اندازه گیری می شوند.

4. با دخالت دادن ضریبی که مربوط به تاثیر درجه حرارت و فشار در حجم هوای مورد تابش است، نتایج حاصل از اندازه گیریها تصحیح می گردد.

تقسیم بندی اتاقک یونیزاسیون

کنتورهای یونیزاسیون یا به صورت نوع مجموعه ای و یا نوع پالسی بکار می روند. میزان تخلیه الکتریکی الکترودها با ثابت زمانی سیستم تعیین می شود. اگر ثابت زمانی طوری تنظیم گردد که خیلی بزرگتر از زمان جمع آوری یونها باشد، تخلیه در مقایسه با زمان جمع آوری آهسته خواهد بود. در این حالت سقوط پتانسیل اندازه گیری شده در هر لحظه کلا متناسب با یونهای جمع آوری شده تا آن لحظه است. به عبارت دیگر ، این سقوط پتانسیل متناسب با انرژی جذب شده بوسیله شمارنده تا آن لحظه می باشد. یک شمارنده که در این شرایط کار کند، شمارنده نوع مجموعه ای است.

اگر ثابت زمانی فقط کمی بزرگتر از زمان جمع آوری یونها باشد، در این صورت هر تابش یک پالس ایجاد می کند، یعنی یک تغییر پتانسیل در طول زمانی کوتاه بوجود می آید. در این حالت شمارنده ، یک آشکارساز پالسی می باشد. در حالت کلی سه نوع شمارنده یونیزاسیون داریم: اتاقک یونیزاسیون با دیواره هوا ، دزیمتری جیبی و شمارنده های یونیزاسیون از نوع پالسی.

اتاقک یونیزاسیون با دیواره هوا

یک اتاقک یونیزاسیون با دیواره هوا مانند شمارنده گازی وسیله ای مناسب برای تعیین مقدار دز یک ماده رادیواکتیو است. الکترودهای محافظ حجم شمارنده را معین می کنند. حجم حساس بنا به فرض باید با دیواره هوایی محدود گردد، فرض می شود که کاهش تابش ذره ای از حجم حساس با یونیزاسیون ایجاد شده در دیواره های هوا جبران شود، در این شمارنده دیواری وجود ندارد که مانع اشعه شود، بنابراین ، چون حجم حساس هوا معلوم است، می توانیم مستقیما کل یونیزاسیون ایجاد شده در یک حجم کاملا معین هوا را بدست آوریم.

 

دزیمتری جیبی

یکی از موارد استفاده زیاد اتاقک یونیزاسیون ، دزیمتری جیبی است. این وسیله از یک اتاقک یونیزاسیون با مکانیزم کامل تعیین بار تشکیل می شود. دو رشته پوشیده از فلز یکی ثابت و دیگری قابل حرکت ، به یک الکترود سیلندری متصل می باشند. الکترود دیگر غلاف دزیمتری است. این دو الکترود بوسیله یک نارسانا به هم اتصال دارند، تا بدین وسیله نشت بار کاهش یابد. الکترودها توسط یک چشمه اختلاف پتانسیل الکتریکی تا مقدار ماکزیمم باز می شوند. بدین معنی که انحراف رشته به محلی که در سیستم نشان دهنده درجه صفر است، برسد.

وقتی که اشعه از داخل دزیمتر بگذرد، یونهای ایجاد شده به الکترودها می رسند و پتانسیل آنها را کاهش می دهند. این وضع باعث کاهش انحراف می شود و در نتیجه آن رشته در جایی قرار می گیرد که عدد بزرگتر از صفر را نشان می دهد.

شمارنده یونیزاسیون از نوع پالسی

شمارنده های از نوع پالس را که در ناحیه یونیزاسیون کار می کنند، می توان برای اسپکتروسکوپی ذرات یونیزه کننده بکار برد. این وسایل دارای قدرت تفکیک انرژی زیاد هستند.

 

گردآوری: مژده اصولی

آشکار سازی ذرات

آشکارسازی ذرات عبارتست از فرآیندی که در آن خصوصیاتی مانند جرم ، انرژی ، بار الکتریکی ، مسیر حرکت و ... و در مجموع نوع یک ذره حامل انرژی که در واکنش های هسته ای بوجود می آید، توسط دستگاهی (اغلب آشکارساز) تعیین می شود.
,